海洋油氣開發(fā)中北斗星基增強(qiáng)技術(shù)運(yùn)用研究

摘 ?要：隨著人們對資源需求的不斷增加，海洋油氣開發(fā)越來越重要，但海洋油氣開發(fā)工程較為繁雜，如果能良好運(yùn)用北斗星基增強(qiáng)技術(shù)，則可以良好切合海洋石油工程的一應(yīng)需求，加強(qiáng)海洋油氣開發(fā)工程的效益?；诖?，本文分析了北斗星基增強(qiáng)技術(shù)的概念以及海洋油氣開發(fā)工程的特點(diǎn)，探討了當(dāng)前海洋油氣開發(fā)工程中的問題，提出了運(yùn)用北斗星基增強(qiáng)技術(shù)在油田開發(fā)、采油技術(shù)、水平井與深水開發(fā)中的各項(xiàng)運(yùn)用，希望為有關(guān)部門提供參考。

關(guān)鍵詞：海洋油氣開發(fā);北斗星基增強(qiáng)技術(shù);改善對策;應(yīng)用策略

當(dāng)前包括我國在內(nèi)，各個(gè)國家都面臨著資源短缺的問題，因此為了緩解資源問題，應(yīng)加強(qiáng)海洋油氣開發(fā)的收益，合理運(yùn)用北斗星基增強(qiáng)技術(shù)可為海洋油氣開發(fā)實(shí)現(xiàn)降本增產(chǎn)的功效，并通過其高精度的位置服務(wù)來解決海洋油氣開發(fā)中的各項(xiàng)問題，從而為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力幫助。

一、北斗星基增強(qiáng)技術(shù)的概念

當(dāng)前在衛(wèi)星定位方式中，主要可運(yùn)用地基增強(qiáng)技術(shù)與星基增強(qiáng)技術(shù)，且二者均有著較大的國際壟斷性。其中地基增強(qiáng)技術(shù)可通過通信網(wǎng)絡(luò)在地面布設(shè)的地基增強(qiáng)基站中相互連接，并在連接過程中通過地面基站的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度定位，再由輔助終端使用RTK算法進(jìn)行輔助定位，全方位保證定位的準(zhǔn)確性，最精確可精確到毫米，但地基增強(qiáng)技術(shù)雖然在精度方面有著極高的建樹，卻由于各個(gè)基站所輻射范圍有限，覆蓋距離較短，因此在定位范圍方面存在著較大的短板，且在雙向溝通的過程中也容易泄露用戶的隱私，成本由較高，也無法在海洋資源開發(fā)中發(fā)揮較大的作用。而星基增強(qiáng)技術(shù)也是通過在地面布設(shè)的衛(wèi)星基站，通過這些站點(diǎn)來接收衛(wèi)星的信號(hào)，并通過信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器來為用戶修正各項(xiàng)誤差信息，進(jìn)一步改進(jìn)原有的定位精度，彌補(bǔ)地基增強(qiáng)系統(tǒng)的各項(xiàng)不足，還可以解決與地域限制等有關(guān)的問題，但其本身也有著隱私泄露與成本較高等各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)。

為了應(yīng)對定位系統(tǒng)的各項(xiàng)問題，打破國際壟斷的現(xiàn)狀，我國特開發(fā)了專屬于我國的北斗星基增強(qiáng)技術(shù)，通過我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，在全球范圍布設(shè)上百個(gè)星基增強(qiáng)站點(diǎn)，并通過北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的實(shí)時(shí)監(jiān)測、多頻載波來進(jìn)行定位與信息分析，將每一顆衛(wèi)星的運(yùn)行軌道加以計(jì)算，實(shí)現(xiàn)最高精度的定位與最低的延遲。這項(xiàng)技術(shù)可以分為連續(xù)運(yùn)行基站、系統(tǒng)控制中心、數(shù)據(jù)通信以及用戶應(yīng)用等多個(gè)分系統(tǒng)。在連續(xù)運(yùn)行基站中，又運(yùn)用VPN、跟蹤接收機(jī)等實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星信號(hào)的采集與跟蹤;在系統(tǒng)控制中心又通過防火墻、高性能服務(wù)器、顯示設(shè)備等全方位監(jiān)測總體基站的穩(wěn)定性與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài);在數(shù)據(jù)通信中，可通過VPN、專用線路、波段衛(wèi)星接收器等進(jìn)行總體數(shù)據(jù)的傳輸與接收;用戶應(yīng)用系統(tǒng)中通過高精度定位接收、車載終端、智能設(shè)備等多種設(shè)備相結(jié)合，為用戶提供滿足不同需求的定位。

北斗星基增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用可全方位打破其他定位技術(shù)的國際壟斷地位，并擺脫對國際上其他技術(shù)的依賴，是當(dāng)前國際上首款融合RDSS與RNSS技術(shù)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具備監(jiān)控、數(shù)字通信、導(dǎo)航定位等多種功能的一體化，通過GPS與WAAS系統(tǒng)的結(jié)合加強(qiáng)定位數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，其精度是普通GPS定位的一倍以上，若能得到良好的運(yùn)用，則可以為海洋油氣開發(fā)提供支撐，為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)與資源產(chǎn)出提供全方位的保障。

二、海洋油氣開發(fā)的特點(diǎn)

海洋油氣的開發(fā)可滿足人們?nèi)粘Y源的需求，但在高回報(bào)的同時(shí)，又伴隨著高風(fēng)險(xiǎn)、高技術(shù)要求與高成本的特性，因此在開發(fā)工程中，對時(shí)間方面的限制性是很大的。海洋油氣的開發(fā)需要前期對海底的勘探來做好準(zhǔn)備工作，包括對海洋的地質(zhì)、海底構(gòu)造、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及所蘊(yùn)含的油氣資源等方面的明確找尋，又需要結(jié)合鉆井定位并繪制出可行性圖紙，其不同于地面油田開采，海洋的開采更為復(fù)雜，但高收益帶來的高成本也促使了其對工期的嚴(yán)格限制。

此外在風(fēng)險(xiǎn)方面，由于進(jìn)行海洋油田開采過程中是對海床與海面的工作，其環(huán)境復(fù)雜，海底環(huán)境比地底環(huán)境更是要惡劣許多，也存在著較大的風(fēng)險(xiǎn)。施工過程中經(jīng)常需要面對各種極端天氣，且隨著深度的加深，采油勘探也會(huì)愈發(fā)困難，且開采過程中，也需要工程人員考慮強(qiáng)風(fēng)、對流、海浪沖擊等多方面因素，如在我國東南部地區(qū)，每年都會(huì)出現(xiàn)頻繁的十二級(jí)以上的臺(tái)風(fēng)侵襲事件，特別是在凍冰期間，在超過50厘米厚的冰層進(jìn)行鉆井時(shí)本就困難，在臺(tái)風(fēng)等惡劣環(huán)境的影響下更加顯著，極容易為鉆井隊(duì)員等其他工作人員造成危險(xiǎn)，相較于陸地采油來說，海洋油氣的開采的投入往往是其五倍到十倍，且有時(shí)也會(huì)由于勘探不利與環(huán)境因素等難以獲得預(yù)期的回報(bào)，增強(qiáng)了不確定性。

最后，海洋油田的開采還具備著較高的復(fù)雜性。由于海洋油氣開發(fā)工作的自身特性，很多陸地開采工具都無法使用，同時(shí)陸地開采的各項(xiàng)方法也不利于在海洋開采中運(yùn)用，存在著較大的局限性，因此在海洋工程中，就需要特殊的鉆井平臺(tái)與新型勘探技術(shù)，且各個(gè)流程都需要更高性能的機(jī)械，完成海洋油氣的開采，這就對于技術(shù)、設(shè)備與相關(guān)人員的素質(zhì)提出了更為苛刻的要求，只有達(dá)成多種條件的滿足才可以實(shí)現(xiàn)對海洋油氣開采的增產(chǎn)與促進(jìn)。

三、海洋油氣開發(fā)中存在的問題

（一）產(chǎn)業(yè)分布問題

在海洋油氣開發(fā)過程中，這項(xiàng)產(chǎn)業(yè)本身就面臨著市場因素、價(jià)格趨勢波動(dòng)等多種問題，例如南海油氣開采中，由于其風(fēng)險(xiǎn)高、難度高等特性，我國在煉油采油的大型企業(yè)如中石油、中石化、中海油等大部分還是面向北海域進(jìn)行開采，很少將目光投注到南部或中部海域，因此在價(jià)格方面，中海、南海區(qū)域的價(jià)格也較為低迷，難以促進(jìn)市場的活躍，對國內(nèi)各企業(yè)與民間資本的投資造成了限制，并影響了相關(guān)地區(qū)的油氣產(chǎn)業(yè)鏈，使得中海與南海區(qū)域的整體油氣普遍不如北部海域，對我國經(jīng)濟(jì)的平衡性造成了阻礙。

（二）海洋環(huán)境問題

在海洋油氣開發(fā)中，由于我國自改革開放后經(jīng)濟(jì)與科技的飛速發(fā)展，油氣開發(fā)領(lǐng)域也隨著我國民生問題而日漸增產(chǎn)，其占有比率也在不斷加大，特別是油氣開發(fā)屬于一項(xiàng)重要能源，也具有極其重要的戰(zhàn)略性地位，但由于產(chǎn)業(yè)分布問題，中部與南部海域的油液達(dá)不到理想預(yù)期，也使得周邊地區(qū)對于海洋環(huán)境的保護(hù)越來越輕視，當(dāng)?shù)鼐用褚财毡檎J(rèn)為油氣開發(fā)都是北部海域的事情，因此也越發(fā)不注重對海洋環(huán)境的保護(hù)。眾多的污染問題嚴(yán)重破壞了海床的結(jié)構(gòu)，并加速了海底地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，又由于油氣的泄漏，對海底的生態(tài)環(huán)境也造成了大面積破壞，影響了濱海地區(qū)的漁業(yè)，造成了對社會(huì)多方面的影響。

（三）政治問題

海洋油氣開發(fā)工程除了受到產(chǎn)業(yè)分布于環(huán)境的影響外，還會(huì)受到政治因素的影響，雖然海洋區(qū)域也早已被劃分了國家領(lǐng)域，但在公海上還是隨處可見資源搶奪問題，各個(gè)國家都會(huì)為了公海上的資源而發(fā)生爭端。在臨近我國公海區(qū)域，包括文萊、越南等在內(nèi)的眾多印尼國家，不顧我國主權(quán)與警告，依舊在對我國區(qū)域進(jìn)行著侵犯，為了資源占有而不斷挑釁我國底線，這也使得發(fā)生了大量的資源泄露以及爭端問題，大大影響著海洋油氣的開發(fā)過程，對我國造成了不小的影響，因此周邊地區(qū)也應(yīng)積極認(rèn)識(shí)到對海洋權(quán)益的維護(hù)，發(fā)揮出各個(gè)省市的戰(zhàn)略作用。

四、運(yùn)用北斗星基增強(qiáng)技術(shù)對海洋油氣開發(fā)的改善對策

（一）勘探分析技術(shù)

北斗星基增強(qiáng)技術(shù)的運(yùn)用可以為海洋油氣的開發(fā)提供更為精確的定位，同時(shí)降低海洋油氣的開發(fā)成本，為海洋油氣開發(fā)工程提供助力，且經(jīng)過嚴(yán)格測試后，其可靠性與穩(wěn)定性均達(dá)到了投入使用的標(biāo)準(zhǔn)要求，打破國際上在海洋油氣開發(fā)定位中的壟斷與控制。油氣勘探與分析是海洋油氣開發(fā)工程中的基礎(chǔ)工作，整體工程都需要工程勘探所統(tǒng)計(jì)出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)作為依據(jù)，如海床結(jié)構(gòu)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、油氣分布等，而北斗星基增強(qiáng)技術(shù)在油氣勘探中發(fā)揮著重要作用，其可以通過自身具備的海洋工程導(dǎo)航定位系統(tǒng)以及工程預(yù)后調(diào)查系統(tǒng)，為鉆井船、工程安裝、船位監(jiān)控等提供定位與導(dǎo)航服務(wù)，并對水深測量、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等勘探工程提供更為準(zhǔn)確的定位服務(wù)，大幅度改善了以往在海洋油氣開發(fā)過程中定位系統(tǒng)的不足，促進(jìn)了海洋油氣探測過程的發(fā)展，為海洋油田開發(fā)工程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）海底電纜衛(wèi)星定位系統(tǒng)

海洋油氣的開發(fā)過程中，水下電纜的鋪設(shè)極為重要，而在日常工程中，海底電纜也往往容易發(fā)生故障，且其故障排除工作較為困難，很多定位設(shè)施在海底的誤差較大，難以準(zhǔn)確核查出故障發(fā)生區(qū)域與修復(fù)。再加上海洋環(huán)境相比于陸地較為險(xiǎn)惡，容易受到外界環(huán)境，如颶風(fēng)、潮汐與水流的影響，因此普通物理定位極為困難，為電纜打撈修復(fù)工作造成諸多不便。當(dāng)前進(jìn)行該項(xiàng)工作時(shí)，普遍都是根據(jù)油田平臺(tái)距離與海底電纜的長度進(jìn)行估算，預(yù)估出海底電纜的故障區(qū)域，根據(jù)估算值與油田走向，布設(shè)打撈船只，或是根據(jù)海底電纜的軌跡來鋪設(shè)軌跡坐標(biāo)，大致計(jì)算故障點(diǎn)坐標(biāo)，這種方式普遍難以確保精準(zhǔn)性。而在打撈過程中，也僅僅采取潛水員下水盲猜，在一定范圍內(nèi)摸索，如果找不到就更換位置，縱然找到也難以通過船錨勾住并打撈，往往耗費(fèi)巨大金額與時(shí)間成本。

而北斗星基增強(qiáng)技術(shù)的運(yùn)用，則可以通過衛(wèi)星定位的方式準(zhǔn)確定位海底電纜故障區(qū)域，實(shí)踐中可通過連接信號(hào)放散器與GPS放大器的連接，接收無線信號(hào)，運(yùn)用衛(wèi)星定位準(zhǔn)確捕捉到故障信息，并結(jié)合水下接收器直觀地描繪出海底的衛(wèi)星視覺圖，當(dāng)海底電纜發(fā)生故障時(shí)，將一端衛(wèi)星信號(hào)封閉，另一頭開始傳播數(shù)據(jù)，通過分段排查的方式，直接測試出每個(gè)區(qū)間的接收情況，判斷GPS信號(hào)的接收，并通過互換器進(jìn)行無線信號(hào)的測試，通過衛(wèi)星信號(hào)方式直接對故障區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)定位，大大降低了傳統(tǒng)中故障區(qū)域的摸索與排查時(shí)間，提高了電纜修復(fù)的施工效率，且有效降低成本。

（三）水井開采技術(shù)

在海洋油氣開發(fā)工程中，鉆井技術(shù)的進(jìn)步也讓得海洋油氣水井工作得到了進(jìn)步，水井技術(shù)在油氣開發(fā)中較為重要，如油氣工程需要地質(zhì)導(dǎo)向鉆井、水平井優(yōu)化、深水井等，但由于海洋油氣開發(fā)工程范圍的擴(kuò)大，對于資源的收益也提出了更高的要求，因此傳統(tǒng)的鉆井技術(shù)已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前的要求。

北斗星基增強(qiáng)技術(shù)可通過無人機(jī)巡檢服務(wù)，通過工作人員拿著北斗平板對管道設(shè)施的信息與故障情況進(jìn)行收集，通過無人機(jī)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，對地下設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控，還可以通過小型北斗定位終端，對施工人員的工作情況進(jìn)行檢查，并將各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸給指揮中心，既可以減少鉆井工作中對地下設(shè)施的破壞，又可以幫助鉆井技術(shù)提前規(guī)避地下的各項(xiàng)問題，完善海洋油氣的勘探技術(shù)體系。

此外，深水井開采作為一項(xiàng)較為困難的技術(shù)，如果成功運(yùn)用也將會(huì)對油氣開采的產(chǎn)量作出重大的幫助，但由于其技術(shù)頗具難度，當(dāng)前國際上只有極少數(shù)國家可以落實(shí)，我國在引進(jìn)時(shí)也由于其成本過高而產(chǎn)生一些問題，而運(yùn)用北斗星基增強(qiáng)技術(shù)自身的高性能系統(tǒng)，則可以為深水井技術(shù)提供一定的輔助，解決地下油氣層深度勘測以及海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)環(huán)境的問題，全方位提升我國海洋油氣開發(fā)的工程收益。

五、結(jié)語

總而言之，北斗星基增強(qiáng)技術(shù)具有多項(xiàng)功能，其本身具備著精準(zhǔn)的定位系統(tǒng)，并通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測全方位保證用戶使用安全，大幅度降低海洋油氣開發(fā)過程中的投入成本，達(dá)到提高產(chǎn)量、節(jié)約資源等多種幫助，合理運(yùn)用于海洋油氣開發(fā)的各項(xiàng)流程中，可為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供幫助。

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作者簡介：鄔佳（1982年12月），男，上海人，本科，助理工程師，地球物理方向.